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실험10. 테브난의 정리

결과보고서10주차실험10. 테브난의 정리1. 실험결과 및 데이터1) 실험과정 (2), (3), (4)의 측정결과를 표 10-1에 기록하고, 이론적인 계산 결과와 실험 결과를 비교하라.표 10-1 그림 10-4의 실험부하저항(RL)원 회로테브난 등가회로VLILVLIL470Ω0.621 V1.323 mA0.621 V1.322 mA1kΩ0.847 V0.848 mA0.846 V0.847 mA3.3kΩ1.088 V0.334 mA1.086 V0.333 mA무부하1.244 V2.614 mA1.242 V2.611 mAVth1.24 VRth0.46 Ω원회로 결과값등가회로 결과값2) 실험과정 (6), (7)의 측정결과를 표 10-2에 기록하고, 이론적인 계산결과와 실험결과를 비교하라.표 10-2 브리지 회로에 대한 테브난 등가회로 실험부하저항(RL)원 회로테브난 등가회로VLILVLIL470Ω0.295 V0.624 mA0.287 V0.603 mA1kΩ0.356 V0.356 mA0.347 V0.347 mA3.3kΩ0.408 V0.125 mA0.399 V0.122 mA무부하0.437 V1.856 mA0.427 V1.791 mAVth0.43 VRth0.22 Ω원회로 결과값등가회로 결과값2. 고찰이번 실험은 복잡한 선형 회로망을 하나의 전압원과 저항으로 이루어진 등가 회로로 표현하는 테브난 정리와 테브난 등가회로에 대해 직접 계산 및 측정을 하며 확인하는 실험이었다. 부하저항의 값을 바꾸며 테브난 정리 이론을 직접 증명할 수 있었다. 본 실험을 통해 간단한 전기실험 외 여러 소자들이 복잡하게 구성되어 있는 회로를 보다 빠르고 정확하게 계산하고 측정할 수 있는 소양을 기를 수 있었다.문헌[최신기초전자전기실험][최신대학물리학]-PAGE * MERGEFORMAT2-

공학/기술| 2022.10.01| 4페이지| 1,000원| 조회(213)

기초전기실험, 테브난의 정리, 최신기초전자전기실험

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실험9. 중첩의 원리

결과보고서9주차실험9. 중첩의 원리1. 실험결과 및 데이터1) 실험과정 (2)의 측정 결과를 표 9-1에 작성하고, 이론적인 계산 결과와 실험 결과를 비교하라.표 9-1 그림9-2의 측정 결과: 두 전원 동시 동작전압(V)전류(mA)V10.71 VI17.89 mAV25.71 VI270.38 mAV3-4.26 VI3-12.54 mA전압측정전류측정이론적인 계산 결과는 5V 인가 시 V1 = 0.29V, V2 = 4.70V, V3 = -5.29V로 계산된다.이를 측정값인 V1 = 0.71V, V2 = 5.71V, V3 = -4.26V와 비교하였을 때 차이는 있지만 유사한 것을 볼 수 있으며 차이는 도선 간의 저항 등으로 인한 오차이다.2) 실험과정 (3)과 (4)의 측정 결과를 표 9-2에 작성하고, 이론적인 계산 결과와 실험 결과를 비교하라.표 9-2 그림9-2의 측정 결과: 단일 전원 동작전압(V)전류(mA)전압(V)전류(mA)V1‘0.14 VI1‘1.37 mAV1‘’-1.69 VI1‘’-20.89 mAV2‘4.84 VI2‘49.81 mAV2‘’1.69 VI2‘’20.89 mAV3‘3.90 VI3‘0.0002 mAV3‘’-8.28 VI3‘’-0.103 mAV’ 측정I’ 측정V’’측정I’’측정이론적인 계산 결과는 Vs2 단락 시 V1’ = 1.70V, V2’ = 3.29V, V3’ = 3.29V로 계산된다.이를 측정값인 V1’ = 0.14V, V2’ = 4.84V, V3’ = 3.9V와 비교하였을 때 오차는 있지만 유사한 것을 볼 수 있으며 차이는 도선 간의 저항 등으로 인한 오차이다.3) 실험과정 (7)의 측정 결과를 표 9-3에 작성하고 이론적인 계산 결과와 실험 결과를 비교하라.표 9-3 그림9-3의 측정 결과: 두 전원 동시 동작전압(V)전류(mA)V12.99 VI19.47 mAV23.01 VI29.52 mAV312.44 VI316.27 mAV44.97 VI416.22 mA전압측정전류측정이론적인 계산 결과는 8V 인가 시 V1 = -2.36V, V2 = 9.64V, V3 = 10.36V, V4 = -1.64V로 계산된다.이를 측정값인 V1 = 2.99V, V2 = 3.01V, V3 = 12.44V, V4 = 4.97V와 비교하였을 때 오차는 있지만 유사한 것을 볼 수 있으며 차이는 도선 간의 저항 등으로 인한 오차이다.4) 실험과정 (8)의 측정 결과를 표 9-4에 작성하고, 이론적인 계산 결과와 실험 결과를 비교하라.표 9-4 그림9-3의 측정 결과: 단일 전원 동작전압(V)전류(mA)전압(V)전류(mA)V1‘3.01 VI1‘9.50 mAV1‘’-12.75 VI1‘’0.038 mAV2‘3.01 VI2‘9.51 mAV2‘’9.15 VI2‘’0.080 mAV3‘4.97 VI3‘16.24 mAV3‘’17.55 VI3‘’0.026 mAV4‘4.97 VI4‘16.22 mAV4‘’-9.09 VI4‘’0.062 mAV’ 측정I’측정V’’측정I’’측정이론적인 계산 결과는 Vs2 단락 시 V1’ = 3.86V, V2’ = 3.86V, V3’ = 4.14V, V4’ = 4.14V로 계산된다.이를 측정값인 V1’ = 3.01V, V2’ = 3.01V, V3’ = 4.97V, V4’ = 4.97V와 비교하였을 때 오차는 있지만 유사한 것을 볼 수 있으며 차이는 도선 간의 저항 등으로 인한 오차이다.5) 실험과정 (2)~(4)로부터 중첩의 원리가 성립하는지를 확인하고, 또 계산치와 비교하라.중첩의 원리가 성립한다. 중첩의 원리는 전원을 제외한 나머지 독립 전원들이 전압원인 경우는 단락회로로 대체되고 전류원인 경우는 개방회로로 대체된다고 가정한다. 본 실험에서는 주로 전압원을 사용하고 Vs2를 단락 시키고 계산하였을 때와 실험값의 오차는 존재하지만 유의미한 차이가 있다고 볼 수 없으므로 중첩의 원리가 성립한다.6) 실험과정(7)과 (8)로부터 중첩의 원리가 성립하는지를 확인하고, 또 계산치와 비교하라.중첩의 원리가 성립한다. 이 또한 전압원은 단락회로로 대체되어 실험을 진행하므로 VS1 혹은 VS2가 단락 되었다고 가정한 후에 측정을 진행한다. 그 결과 이론적인 계산을 하였을 때, VS2를 단락 시킬 경우 V1 = 3.86V이고 실제 실험을 통해 측정하였을 때의 값 V1 = 3.01V로 오차는 있지만 비슷한 값이 나오는 것을 확인할 수 있다.2. 고찰이번 실험은 중첩의 원리에 대해서 실험을 진행하였다. 임의의 폐회로를 설계한 후 한쪽 전압원을 단락 시킨 후 옴의 법칙, 키르히호프의 법칙 등을 이용하여 회로의 전류와 저항의 전압 등을 계산하였다. 기존 회로이론 과목에서 배운 중첩의 원리는 직관적인 이해가 가능하였지만 실제 중첩의 원리가 성립하는 것은 실험을 하기전엔 타 실험 대비 큰 오차가 생기지 않을까 라는 의심이 있었다. 하지만 이론적으로 계산한 값과 실험을 통한 측정값이 생각했던 것 보다 유사한 값을 도출해 낸다는 것을 알 수 있었다. 본 중첩의 원리 실험을 통해 복잡한 회로를 해석하고 보다 빠르고 정확하게 측정 및 파악을 할 수 있게 되었다.문헌[최신기초전자전기실험][최신대학물리학]-PAGE * MERGEFORMAT2-

공학/기술| 2022.10.01| 7페이지| 1,000원| 조회(186)

중첩의 원리, 기초전기실험, 최신기초전자전기실험

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실험8. 소비전력과 최대전력전달

결과보고서10주차실험8. 소비전력과 최대전력전달1. 실험결과 및 데이터1) 실험과정 (2)와 (3)의 측정 결과를 표 8-1에 작성하고, 이론적인 계산 결과와 실험 결과를 비교설명하라.표 8-1 전력 측정 실험RiRLVLIL0.98k3.25k7.672.35mA전압, 전류 및 저항전력 PLVL, IL18.02 [mW]IL, RL17.94 [mW]VL, RL18.1 [mW]이론적인 계산 시 IL = 23.2mA 이므로 PL = 17.76mW가 도출된다.그리고 위 표에 측정 저항, 전압, 전류를 이용하여 각각의 변수에 대한 PL을 도출하였다.결과적으로 각 측정값에 따른 전력은 계산값인 17.67mW와 큰 오차를 가지고 있지 않은 것을 알 수 있으며, 오차는 측정 시 도선의 저항 등 여러 요인으로 인해 발생된다.2) 실험과정 (10)의 결과를 기술하라.(1) 표 8-2 결과를 이용하여 RL/RI에 대한 부하전력과 효율의 그래프를 그려라.(2) 그래프에서 RL의 변화에 따른 부하전력과 효율의 관계를 설명하라.위에서 그린 그래프를 보고 부하저항이 내부저항과 같을 때 부하저항의 전력이 가장 큰 것을 알 수 있으며 최대전력 이후 부하저항이 늘어날수록 부하저항의 전력이 감소함을 알 수 있다.또한 부하저항이 늘어남에 따라 부하저항의 전력과 회로의 전력의 비 즉, 효율이 증가함을 알 수 있으며 부하저항과 내부저항의 값이 같을 경우 약 50%의 효율을 가짐을 알 수 있다.3) 실험과정 (5)~(9)의 결과를 표 8-2에 기록하라.표 8-2 최대전력전달 실험RL (Ω)VL (V)PL (mW)η(%)Ps (mW)00001001000.938.649.590.92001.6713.9416.7283.334002.921.0229.4371.426003.7923.9438.362.58004.5225.534655.59004.7825.3848.2252.639504.9225.4849.6851.2810005.2427.4554.95011005.2825.3453.2247.6113005.724.9957.4843.4716006.1923.9462.2238.4620006.7122.5167.5333.3340008.0316.1280.62060008.5912.2986.0614.2870008.7710.9887.8412.580008.99.989.111.11100009.098.2690.869.093-1) 측정값 사진 (VL)2. 고찰이번 실험은 직류 회로에서 내부저항과 부하저항을 두고 최대전력전달을 목표로 부하저항에 인가되어진 전압측정을 기반으로 전력측정 실험을 하였다. 실험 초반 회로전체에 가해지는 전력과 부하저항에 인가되는 전력을 구분을 위한 파라미터를 측정하여 기록하는데 비교적 복잡하였지만 이내 회로 전반적인 구성과 전력과의 연관성을 깨닫고 원활한 실험이 가능하였다. 이번 실험을 통해 최대 전력 효율을 위한 회로설계를 실험하였기 때문에 이후 보다 전력적으로 효율적인 회로를 구현할 수 있게 되었다.문헌[최신기초전자전기실험][최신대학물리학]-PAGE * MERGEFORMAT2-

공학/기술| 2022.10.01| 5페이지| 1,000원| 조회(172)

기초전기실험, 소비전력, 최신기초전자전기실험

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실험12. 휘스톤 브리지에 의한 저항 측정

결과보고서12주차실험12. 휘스톤 브리지에 의한 저항 측정1. 실험결과 및 데이터1) 다음의 표를 작성하라.표 12-2 휘스톤 브리지에 의한 미지 저항값 측정측정저항횟 수P/QRX=PR/Q평균값오차10Ω11/10009.52k9.529.7232.7 %21/10009.84k9.8431/10009.81k9.8150Ω11/1005.02k50.250.1330 %21/1004.98k49.831/1005.04k50.4100Ω11/109.5k9595.0660 %21/109.52k95.231/109.5k951kΩ110.99k0.99k1.003k0.99 %211.01k1.01k311.01k1.01k10kΩ110.1k0.1k10.666k0.99 %210.12k0.12k310.1k0.1k20kΩ1101.95k19.9k20.1k0.99 %2102.03k20.3k3101.96k20.1k휘스톤 브리지 실험회로저항 R 측정값2) 휘스톤 브리지 회로의 평형조건으로 미지의 저항 X를 계산하고, 위의 실험 결과와 비교 검토하라.휘스톤 브리지 회로의 평형조건은 위 실험 회로에서 XQ = PR 이므로, 저항 X의 값은 위에서부터 10Ω, 50Ω, 100Ω, 1kΩ, 10kΩ, 20kΩ이 되는 것을 알 수 있다.계산에 의한 미지의 저항 X는 측정된 전압과 비교하였을 때 상대적으로 적은 오차를 가지는 것을 확인할 수 있었다.2. 고찰본 실험은 휘스톤 브리지를 사용하여 미지의 저항 X값을 평형 조건을 사용하여 도출하는 것이 주 목적이었다.실험 초반 가변저항 및 유동적인 회로변화로 실험에 어려움을 겪었으나, 휘스톤 브리지의 작동 방식을 이해하며 평형 조건을 기반으로 빠른 실험 진행을 할 수 있었다. 또한 주어진 저항값의 비를 통하여 서로 대칭되는 저항은 값의 중요성 보다 비의 중요성이 비교적 크다는 사실을 실험을 통해 알 수 있었으며 미지의 저항값을 도출하며 추후 실험에 응용할 수 있게 되었다.문헌[최신기초전자전기실험][최신대학물리학]-PAGE * MERGEFORMAT2-

공학/기술| 2022.10.01| 4페이지| 1,000원| 조회(134)

기초전기실험, 최신기초전자전기실험

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실험11. 노턴의 정리

결과보고서11주차실험11. 노턴의 정리1. 실험결과 및 데이터1) 실험과정 (1), (2), (3)의 결과를 표 11-1에 기록하라.표 11-1IN [mA] 이론값Rab [Ω] 이론값IN [mA] 측정값Rab [Ω] 측정값24.31 mA259.52 Ω24.61 mA259.49 kΩ2) 실험과정 (4)의 결과를 표 11-2에 기록하라.표 11-2저항 R100 [Ω]200 [Ω]470 [Ω]1 [kΩ]이론값 [mA]17.54 mA13.72 mA8.64 mA5 mA측정값 [mA]17.77 mA13.88 mA8.65 mA5.03 mA측정값3) 표 11-1로부터 그림 11-3에 대한 노턴의 등가회로를 그려보아라. 이론 결과와 실험 결과를 비교하여 노턴의 정리가 성립함을 확인하라.노턴 등가회로위 노턴 등가회로에서 나타낸 In과 Rn이 계산한 이론값과 실제 측정값이 작은 오차를 가지는 것을 확인하며 노턴의 정리가 성립함을 확인할 수 있다.4) 노턴의 등가회로를 이용하여 표 11-2에 지시된 저항을 흐르는 전류를 계산하라. 이 결과로부터 노턴의 등가회로의 편리함을 설명하라.표 11 – 2에 기재한 이론값과 실제 측정값이 큰 오차를 가지지 않은 것을 확인하며 기존 복잡한 회로에서부터 부하저항에 흐르는 전류를 구할 때와 노턴 등가회로를 사용할 때를 비교해 노턴 등가회로에 의한 풀이법이 보다 빠르고 정확함을 알 수 있다.5) 실험과정 (7)에서 측정된 결과를 표 11-3에 기록하라.표 11-3R1300 [Ω]300 [Ω]1 [kΩ]2 [kΩ]3 [kΩ]R2300 [Ω]680 [Ω]2 [kΩ]1 [kΩ]1 [kΩ]V16 [V]6 [V]12 [V]8 [V]24 [V]V26 [V]6 [V]15 [V]10 [V]12 [V]이론값 [V]6 [V]6 [V]13 [V]9.33 [V]15 [V]측정값 [V]5.99 [V]5.994 [V]12.98 [V]9.32 [V]14.97 [V]6) 표 11-3에서 이론값과 실험값으로부터 노턴의 정리가 성립됨을 확인하라.그림 11-4 전원변환 회로실험과정 (7)의 회로에서 두개의 전압원과 저항을 전원 변환하여 위와 같은 회로를 만들 수 있다. 이후 이므로 이론값 계산을 할 수 있다.이렇게 계산되어진 이론값과 실제 측정값의 차이가 적은 것을 확인하며 노턴의 정리가 성립됨을 확인할 수 있다.2. 고찰이번 실험은 복잡한 선형 회로망을 하나의 전류원과 저항으로 이루어진 등가회로로 표현하는 노턴의 정리를 실험하고 측정하는 실험이었다.이번에 함께 진행한 실험 테브난의 정리와 비교하였을 때 유사한 원리를 느낄 수 있었으며 부하단의 저항을 보고 전류원을 사용하는 노턴 등가회로 혹은 전압원을 사용하는 테브난 등가회로를 시의 적절하게 사용할 수 있게 되었으며, 이론으로 계산한 등가회로와 실험값이 유사하거나 같은 것을 확인하며 보다 복잡한 회로를 간단하게 혹은 빠르고 정확하게 해석할 수 있는 능력을 체화할 수 있었다.문헌[최신기초전자전기실험][최신대학물리학]-PAGE * MERGEFORMAT2-

공학/기술| 2022.10.01| 4페이지| 1,000원| 조회(162)

기초전기실험, 노턴의 정리, 최신기초전자전기실험

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